Ультразвуковой датчик расстояния HCSR04 2–200 см

Ультразвуковой датчик HCSR04 — это увлекательное устройство, работа и применение которого могут вдохновить вас на исследование мира электроники и физики. Он работает по тому же принципу, что и гидролокатор, используемый на подводных лодках, излучая ультразвуковые волны, которые отражаются от объектов и возвращаются к источнику. На основе времени, прошедшего между отправкой и получением сигнала, рассчитывается расстояние до препятствия.

Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04 предлагает широкие возможности для различных электронных и робототехнических проектов, особенно связанных с Arduino и Raspberry Pi. Этот датчик измеряет расстояния от 2 до 200 см, поэтому его используют во многих областях, таких как робототехника, автомобили с дистанционным управлением, дроны и парковочные системы.

Датчик HC-SR04: основные характеристики

✅ Диапазон измерения: 2–200 см обеспечивает широкую рабочую зону для различных применений.

✅ Источник питания: 5 В позволяет легко интегрировать с большинством электронных систем.

✅ Низкое энергопотребление (всего около 15 мА) способствует длительному использованию в устройствах с батарейным питанием.

✅ Рабочая частота 40 кГц обеспечивает точные измерения и совершенно не слышна для человека.

✅ Бесшовное сотрудничество с Arduino, Raspberry Pi и ESP32 открывает широкие возможности использования датчика в домашних условиях и профессиональном использовании. проекты.

Как работает ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04?

Датчик излучает ультразвук с частотой 40 000 Гц, который при встрече с препятствием отражается обратно на модуль.

Плата имеет 4 контакта. Vcc и Gnd подключаются к +5В и GND источника питания соответственно, а Trig и Echo — к любым цифровым выводам микроконтроллера.

Вывод Trig используется для выдачи команд на отправку ультразвуковой волны, а вывод Echo возвращает информацию о времени, через которое волна, отраженная от препятствия, вернулась к датчику.

Учет с учетом времени пролета по волне и скорости звука можно рассчитать расстояние до объекта.

Метод измерения

Установка высокого уровня на выводе Trig на 10 мкс приведет к отправлению 8-периодного ультразвукового импульса. После его отправки на вывод Echo сразу же устанавливается высокий уровень, и датчик начинает прослушивать возвращающуюся волну, отраженную от объекта. Если такая волна не возникает в течение 38 мс, вывод Echo возвращается в низкое состояние.

Однако, если импульс отражается, вывод Echo вернется в низкое состояние быстрее, чем через 38 мс. Основываясь на времени, в течение которого этот вывод находился в высоком состоянии, мы можем определить расстояние, которое прошла звуковая волна, и, следовательно, расстояние от датчика до объекта, используя формулу:

расстояние = скорость x время

Мы знаем как время (это период, в течение которого вывод Echo находился в высоком состоянии), так и скорость (скорость звука = 340 м/с). Нам также необходимо разделить конечный результат на 2, поскольку мы измеряем время, необходимое звуковой волне, чтобы достичь объекта и вернуться обратно.

Примеры применения датчика HCSR04

Обнаружение препятствий и навигация автономных радиоуправляемых транспортных средств, дронов и других мобильных экспериментальных платформ. Эти датчики помогают роботам избегать столкновений, повышая их автономность и эксплуатационную безопасность.

В автомобилях и других транспортных средствах определяют расстояние до других транспортных средств или препятствий при парковке, что облегчает маневрирование в ограниченном пространстве.

Мониторинг уровня наполнения контейнеров или уровня жидкости в сосуде.

Обнаружение присутствиелюдей в определенных зонах, например в системах сигнализации или мониторинге дорожного движения.

Интерактивные художественные и образовательные установки, где движение или расстояние от наблюдателя может повлиять на работу установки, например изменение изображений, звуков или света.

Управление производственными процессами, например, посредством обнаружения объектов на производственной линии.

В школах и университетах как практический элемент обучения электронике, робототехнике и программированию.